पीडीसीचे थर्मल वेअर आणि कोबाल्ट काढणे

I. PDC चे थर्मल वेअर आणि कोबाल्ट काढणे

पीडीसीच्या उच्च दाबाच्या सिंटरिंग प्रक्रियेत, कोबाल्ट हिरा आणि हिऱ्याच्या थेट संयोजनाला चालना देण्यासाठी उत्प्रेरक म्हणून काम करते आणि हिऱ्याचा थर आणि टंगस्टन कार्बाइड मॅट्रिक्स संपूर्ण बनवते, परिणामी पीडीसी कटिंग दात उच्च कडकपणा आणि उत्कृष्ट पोशाख प्रतिरोधकतेसह तेलक्षेत्र भूगर्भीय ड्रिलिंगसाठी योग्य बनतात,

हिऱ्यांचा उष्णता प्रतिरोधक क्षमता खूपच मर्यादित आहे. वातावरणाच्या दाबाखाली, हिऱ्याचा पृष्ठभाग सुमारे 900°C किंवा त्याहून अधिक तापमानात बदलू शकतो. वापरादरम्यान, पारंपारिक PDCs सुमारे 750°C वर खराब होतात. कठीण आणि अपघर्षक खडकांच्या थरांमधून ड्रिलिंग करताना, घर्षण उष्णतेमुळे PDCs सहजपणे या तापमानापर्यंत पोहोचू शकतात आणि तात्काळ तापमान (म्हणजेच, सूक्ष्म पातळीवर स्थानिकीकृत तापमान) आणखी जास्त असू शकते, जे कोबाल्टच्या वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा (1495°C) जास्त असू शकते.

शुद्ध हिऱ्याच्या तुलनेत, कोबाल्टच्या उपस्थितीमुळे, हिऱ्याचे कमी तापमानात ग्रेफाइटमध्ये रूपांतर होते. परिणामी, स्थानिक घर्षण उष्णतेमुळे होणाऱ्या ग्राफिटायझेशनमुळे हिऱ्यावरील झीज होते. याव्यतिरिक्त, कोबाल्टचा थर्मल एक्सपेंशन गुणांक हिऱ्यापेक्षा खूप जास्त असतो, म्हणून गरम करताना, कोबाल्टच्या विस्तारामुळे हिऱ्याच्या कणांमधील बंध विस्कळीत होऊ शकतो.

१९८३ मध्ये, दोन संशोधकांनी मानक पीडीसी डायमंड लेयर्सच्या पृष्ठभागावर हिरे काढण्याचे उपचार केले, ज्यामुळे पीडीसी दातांची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढली. तथापि, या शोधाला योग्य ते लक्ष मिळाले नाही. २००० नंतर, पीडीसी डायमंड लेयर्सची सखोल समज मिळाल्यानंतर, ड्रिल पुरवठादारांनी रॉक ड्रिलिंगमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पीडीसी दातांवर हे तंत्रज्ञान लागू करण्यास सुरुवात केली. या पद्धतीने उपचार केलेले दात लक्षणीय थर्मल मेकॅनिकल वेअरसह अत्यंत अपघर्षक फॉर्मेशनसाठी योग्य आहेत आणि त्यांना सामान्यतः "डी-कोबाल्टेड" दात म्हणून संबोधले जाते.

"डी-कोबाल्ट" हे पारंपारिक पद्धतीने पीडीसी बनवण्यासाठी बनवले जाते आणि नंतर त्याच्या हिऱ्याच्या थराच्या पृष्ठभागावर अ‍ॅसिड एचिंग प्रक्रियेद्वारे कोबाल्ट फेज काढून टाकण्यासाठी मजबूत अ‍ॅसिडमध्ये बुडवले जाते. कोबाल्ट काढण्याची खोली सुमारे २०० मायक्रॉनपर्यंत पोहोचू शकते.

दोन समान पीडीसी दातांवर (ज्यापैकी एकावर हिऱ्याच्या थराच्या पृष्ठभागावर कोबाल्ट काढण्याची प्रक्रिया करण्यात आली होती) एक हेवी-ड्युटी वेअर चाचणी घेण्यात आली. ५००० मीटर ग्रॅनाइट कापल्यानंतर, असे आढळून आले की कोबाल्ट-काढून न टाकलेल्या पीडीसीचा वेअर रेट झपाट्याने वाढू लागला. याउलट, कोबाल्ट-काढून टाकलेल्या पीडीसीने अंदाजे १५००० मीटर खडक कापताना तुलनेने स्थिर कटिंग गती राखली.

२. पीडीसी शोधण्याची पद्धत

पीडीसी दात शोधण्यासाठी दोन प्रकारच्या पद्धती आहेत, म्हणजे विनाशकारी चाचणी आणि विनाशकारी चाचणी.

१. विध्वंसक चाचणी

या चाचण्या अशा परिस्थितीत दात कापण्याच्या कामगिरीचे मूल्यांकन करण्यासाठी शक्य तितक्या वास्तववादी पद्धतीने डाउनहोल परिस्थितीचे अनुकरण करण्यासाठी आहेत. विध्वंसक चाचणीचे दोन मुख्य प्रकार म्हणजे वेअर रेझिस्टन्स टेस्ट आणि इम्पॅक्ट रेझिस्टन्स टेस्ट.

(१) पोशाख प्रतिरोध चाचणी

पीडीसी वेअर रेझिस्टन्स चाचण्या करण्यासाठी तीन प्रकारची उपकरणे वापरली जातात:

A. उभ्या लेथ (VTL)

चाचणी दरम्यान, प्रथम PDC बिट VTL लेथला जोडा आणि PDC बिटच्या शेजारी एक खडक नमुना (सामान्यतः ग्रॅनाइट) ठेवा. नंतर खडक नमुना एका विशिष्ट वेगाने लेथ अक्षाभोवती फिरवा. PDC बिट विशिष्ट खोलीसह खडक नमुना कापतो. चाचणीसाठी ग्रॅनाइट वापरताना, ही कटिंग खोली साधारणपणे 1 मिमी पेक्षा कमी असते. ही चाचणी कोरडी किंवा ओली असू शकते. "कोरड्या VTL चाचणी" मध्ये, जेव्हा PDC बिट खडकातून कापतो, तेव्हा कोणतेही थंडीकरण लागू केले जात नाही; निर्माण होणारी सर्व घर्षण उष्णता PDC मध्ये प्रवेश करते, ज्यामुळे हिऱ्याच्या ग्राफिटायझेशन प्रक्रियेला गती मिळते. उच्च ड्रिलिंग दाब किंवा उच्च रोटेशनल गती आवश्यक असलेल्या परिस्थितीत PDC बिट्सचे मूल्यांकन करताना ही चाचणी पद्धत उत्कृष्ट परिणाम देते.

"वेट व्हीटीएल चाचणी" चाचणी दरम्यान पीडीसी दातांना पाणी किंवा हवेने थंड करून मध्यम गरम परिस्थितीत पीडीसीचे आयुष्य शोधते. म्हणून, या चाचणीचा मुख्य झीज स्रोत हीटिंग फॅक्टरऐवजी खडकाच्या नमुन्याचे पीसणे आहे.

ब, क्षैतिज लेथ

ही चाचणी ग्रॅनाइटसह देखील केली जाते आणि चाचणीचे तत्व मुळात VTL सारखेच आहे. चाचणी वेळ फक्त काही मिनिटे आहे आणि ग्रॅनाइट आणि PDC दातांमधील थर्मल शॉक खूप मर्यादित आहे.

पीडीसी गियर पुरवठादारांनी वापरलेले ग्रॅनाइट चाचणी पॅरामीटर्स वेगवेगळे असतील. उदाहरणार्थ, युनायटेड स्टेट्समध्ये सिंथेटिक कॉर्पोरेशन आणि डीआय कंपनीने वापरलेले चाचणी पॅरामीटर्स अगदी सारखे नाहीत, परंतु ते त्यांच्या चाचण्यांसाठी समान ग्रॅनाइट सामग्री वापरतात, एक खडबडीत ते मध्यम दर्जाचा पॉलीक्रिस्टलाइन अग्निजन्य खडक ज्यामध्ये खूप कमी सच्छिद्रता असते आणि 190MPa ची संकुचित शक्ती असते.

C. घर्षण प्रमाण मोजण्याचे साधन

निर्दिष्ट परिस्थितीत, सिलिकॉन कार्बाइड ग्राइंडिंग व्हील ट्रिम करण्यासाठी PDC चा डायमंड लेयर वापरला जातो आणि ग्राइंडिंग व्हीलच्या वेअर रेट आणि PDC च्या वेअर रेटचे गुणोत्तर PDC चा वेअर इंडेक्स म्हणून घेतले जाते, ज्याला वेअर रेशो म्हणतात.

(२) प्रभाव प्रतिकार चाचणी

प्रभाव चाचणी पद्धतीमध्ये १५-२५ अंशांच्या कोनात पीडीसी दात बसवणे आणि नंतर एका विशिष्ट उंचीवरून वस्तू खाली टाकून पीडीसी दातांवर डायमंड लेयर उभ्या आघात करणे समाविष्ट आहे. पडणाऱ्या वस्तूचे वजन आणि उंची चाचणी दाताने अनुभवलेल्या प्रभावाच्या ऊर्जेची पातळी दर्शवते, जी हळूहळू १०० जूलपर्यंत वाढू शकते. प्रत्येक दातावर ३-७ वेळा परिणाम होऊ शकतो जोपर्यंत त्याची पुढील चाचणी करता येत नाही. साधारणपणे, प्रत्येक प्रकारच्या दाताचे किमान १० नमुने प्रत्येक ऊर्जा पातळीवर तपासले जातात. दातांच्या प्रभावाच्या प्रतिकारात एक श्रेणी असल्याने, प्रत्येक ऊर्जा पातळीवर चाचणीचे निकाल प्रत्येक दातासाठी आघातानंतर हिऱ्याच्या गळतीचे सरासरी क्षेत्रफळ असतात.

२. विनाशकारी चाचणी

सर्वात जास्त वापरले जाणारे गैर-विध्वंसक चाचणी तंत्र (दृश्य आणि सूक्ष्म तपासणी व्यतिरिक्त) अल्ट्रासोनिक स्कॅनिंग (Cscan) आहे.

सी स्कॅनिंग तंत्रज्ञान लहान दोष शोधू शकते आणि दोषांचे स्थान आणि आकार निश्चित करू शकते. ही चाचणी करताना, प्रथम पीडीसी दात पाण्याच्या टाकीत ठेवा आणि नंतर अल्ट्रासोनिक प्रोबने स्कॅन करा;

हा लेख "" वरून पुनर्मुद्रित केला आहे.आंतरराष्ट्रीय धातूकाम नेटवर्क"